调节性T细胞参与结核分枝杆菌免疫逃逸的机制与意义

CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞参与结核分枝杆菌免疫逃逸的机制与意义汕大一附院摘要:感染结核分枝杆菌,机体通过特异性与非特异性免疫反应有助于控制病原菌播散,但不能将其彻底清除.特异性免疫中细胞免疫在清除结核分枝杆菌感染中起着重要作用,包括抗原特异性CD4+Th1和CD8+T细胞反应以及高水平的细胞因子IL-2与IFN-丫。人体内存在多种调节性T细胞，其中CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞具有独特的免疫功能,有研究表明,CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞在参与结核分枝杆菌免疫逃逸中起重要作用•本文就CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞的免疫特性及在结核分枝杆菌感染中意义和作用机制等研究进展作一综述。关键词结核分枝杆菌免疫逃逸CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞细胞因子综述目前，结核病仍是世界人均患病率和死亡率最高的传染病⑴，世界卫生组织(WHO)在2009年全球结核控制报告中指出:根据2007年统计数据显示，中国结核病发病病例及耐药性结核病例数在全世界196个国家和地区中排名第二⑵.机体在清除结核分枝杆菌感染中,CD4+Th1及CD8+T细胞介导的细胞免疫及其分泌的细胞因子如IL-2与IFN-y起重要作用⑶,有研究发现，转移因子FoxP3表达阳性的CD4+CD25+调节性T细胞通过细胞与细胞作用以及分泌或促分泌细胞因子如白介素10(IL-10)或转移生长因子卩(TGF)-卩能抑制机体对结核分枝杆菌的免疫作用，有利于分枝杆菌的潜伏与播散⑷.本文就CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞的分化和免疫特性，以及在慢性结核分枝杆菌感染中的意义和作用机制等研究进展进行综述如下：一.CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞的分化、免疫特性CD4+CD25+调节性T细胞(regulatoryTcell,Treg)在参加维持机体免疫平衡中起重要作用，根据免疫来源，可分为两类:天然Treg(naturallyoccurredregulatoryTcell,nTreg)和获得性Treg。叉状头／翅膀状螺旋转录因子(forkhead/wingedhelixtranscriptionfactor，Foxp3)属于Foxhead(forkheadboxP3)转录因子家族，其结构主要包含Foxhead结构域、一个含C2H2的锌指结构和一个亮氨酸拉链，是nTreg的标志物⑸。Fontenot等⑹通过实验发现,Foxp3mRNA的表达量在活化的CD4+CD25+T细胞中是CD4+CD25-T细胞的40倍。同时，Treg表面的其他高表达分子，如CD25,CTLA-4,GITR,CCR8,HLA-DR等,在活化的记忆T细胞也可表达,只有Foxp3特异表达于天然Trego因此,不能简单的将CD4+CD25+的T细胞称为Treg,应当认为只有Foxp3+的CD4+CD25+的T细胞才是Treg,可以将检测Foxp3作为判定Treg的手段。CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞主要通过细胞与细胞直接作用以及分泌或促分泌细胞因子发挥免疫抑制作用。CederbomL等研究发现［7］，CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞主要是通过直接或间接作用于APC而发挥对其他效应细胞抑制作用：抑制细胞因子产生和分泌、下调共刺激分子和粘附分子的表达、抑制细胞增殖、诱导细胞失能、通过促进细胞凋亡而清除效应细胞,甚至还能转化效应T细胞为调节性T细胞。CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞的细胞因子调节机制主要通过IL-10、TGF-卩和IL-2等细胞因子发挥重要作用。体内实验发现某些细胞因子特别是IL-10和TGF-B，直接或间接参与了CD4+CD25+T细胞的抑制作用，活化的CD4+CD25+T细胞高水平表达TGF-B，使用抗TGF-B抗体可以部分消除其对靶细胞的抑制作用，而且TGF-B基因剔除小鼠体内的CD4+CD25+T细胞不能阻止小鼠结肠炎的发生［11］.HelmutJ等［12］发现IL-10基因剔除小鼠或IL-10受体封闭后的小鼠，其CD4+CD25+T细胞的作用受到抑制，可以完全清除感染的硕大利什曼原虫，同时丧失抗再感染的伴随免疫力.Setoguchi只等［8］认为IL-2是天然CD4+CD25+调节性T细胞发挥外周稳定作用必不可少的，抗IL-2的单克隆抗体可选择性减少胸腺和外周血中Foxp3+CD25+CD4+T细胞的数目，同时，Feng等［9］研究发现CD4+CD25+调节性T细胞分泌IL-10、TGF-卩的水平明显高于效应T细胞，并且以分泌IL-10的方式对效应T细胞的抑制作用更明显。CD4+CD25+FOXP3+在体内分化与免疫调节功能过程如下图［10］：A+BAniigert-Te4)l!钢円口出商+uniqueWipn白Ie—A+BAniigert-Te4)l!钢円口出商+uniqueWipn白Ie—Thymus-derlwednjiluraUy•occurringCQ4+FqxpS+C1D25+TrsgceitsCdtularccinladlIL-10TGF-P1IHO、 TGF-SilInducedCD4+Tregcells(JTregJFig.1.nTregandiTregCD4+cellscontrolTcellresponses.二.CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞与结核分枝杆菌感染CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞与疾病的研究已经越来越深入。女口CD4+CD25+Treg在自身免疫性疾病、肿瘤、移植耐受等起重要作用［13,14,15］。近年来，CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞在慢性感染性疾病中的研究越发受到重视，研究显示，在多种病原体的慢性感染中，女疟原虫、利什曼原虫和HIV等，都能够诱导宿主上调表达CD4+CD25+Treg细胞口6,l7」8】,CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞通过分泌以及诱导分泌某些细胞因子如IL-10和TGF-卩，直接或间接抑制抗原特异性CD4+T细胞反应，下调Thl的功能，而去除CD4+CD25+调节性T细胞，能够有效降低病原菌的感染率［17,18］.对结核分枝杆菌感染的研究中，HougardyJM［l9］通过实验,对健康对照者、潜伏期结核分枝杆菌感染者以及活动期结核病患者外周血CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞研究发现，活动期结核病患者外周血CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞水平显著上调，同时，表达低水平的IFN-丫，体外实验发现，活动期结核病患者CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞抑制T细胞介导抗结核反应明显强于健康对照组及潜伏期结核菌感染者。Ribeiro-RodriguesR等［20］和Guyot-RevolV等［21］的研究指出，活动期肺结核患者外周血CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞明显高于健康对照组，同时，高表达IL-10、TGF-卩，在有效抗结核治疗6个月后，CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞、IL-10、TGF-卩水平均明显下降。此外，QINXJ［22］通过实验,在肺外结核,炎症部位和病变组织(如胸水、腹水)也得出相同的实验数据。在动物模型中用强毒力结核分枝杆菌株HN878感染小鼠,早期的Th1细胞反应迅速被下调，并伴随出现CD4+CD25+FoxP3+CD223+IL-10+Treg细胞反应［23］•以上实验结果均提示，CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞在结核分枝杆菌感染以及抵抗机体抗结核免疫反应过程起重要作用.三.分枝杆菌诱导CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞上调产生免疫逃逸的可能机制结核分枝杆菌是一种胞内寄生菌，可借助复杂的“逃逸”机制来逃避机体的免疫清除并能在细胞内长时间存活,其诱导CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞上调的机制不是很清楚，可能与以下机制有关.1.IL-2的作用机制近年来，有研究结果发现［28］,受结核分枝杆菌感染患者，外周血CD4+T细胞分泌IL-2(Inte-rleukin2,IL-2)水平在活动性结核病的不同临床时期不同，未治疗前水平最高，随有效治疗,IL-2分泌水平逐渐下降•在RobertoBiselli［29］指出，在结核病活动期，血清中IL-2水平上调,且该指标有利于区别潜伏期结核病•那么结核病活动期CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞水平上调，可能与IL-2水平上调有关.IL-2在CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞的发生、发育、迁移和维持中所起的作用•MalekTR等的研究发现［24］,IL-2或IL-2受体缺陷的小鼠胸腺或外周CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞的数量大为减少,SetoguchiR的研究指出［25］,IL-2单克隆抗体可使CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞的比例及数量均下降，Foxp3表达下调.CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞的活化增殖需要IL-2的参与，这一点受到普遍认同。在体外，加入IL-2的CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞对效应细胞的抑制活性是预先加入IL-2抗体组的20倍［26］.IL-2可能与IL-2Ra结合，然后通过STAT5进行信号传导，从而调节Treg的增殖与功能。STAT5是IL-2信号途径的重要分子,SnowJW等研究发现［27］,与IL-2受体卩亚基缺陷小鼠的表现相似,STAT5A/5B缺陷小鼠可发生严重的多脏器累及的自身免疫紊乱，并且体内CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞的数量也大为减少。2.结核菌相关的分子位点与TLRs的作用机制随着Toll样受体(Toll21ikereceptors,TLRs)的发现及深入研究，发现TLRs在天然免疫和获得性免疫中发挥关键作用，在结核病保护性免疫反应中的作用倍受关注•KaishoT［30］，结核菌相关的TLRs配体分子位点包括脂蛋白(19kD脂蛋白)、磷脂酰肌醇甘露聚糖(phosphatidylinositolmannan,PIM)、阿拉伯甘露聚糖脂(lipoarabinomannan,LAM)等。据Caramalho等［31］报道,小鼠的CD4+CD25+Treg细胞选择性表达Toll样受体，如TLR4、TLR5、TLR7和TLR8。在体内用LPS刺激后，能够促进CD4+CD25+Treg细胞的增殖，且存活时间延长，即使在缺乏APC的情况下也能增强该细胞的抑制效应。Garg等［32］研究指出,结核分枝杆菌通过其组成部分阿拉伯脂多糖以及PBE2途径诱导CD4+CD25+Treg细胞表达上调。3•树突状细胞的作用机机制树突状细胞(dendriticcell，DC)包括幼稚型树突状细胞(immaturedendriticcell，iDC)和成熟型树突状细胞(maturedendriticcell,mDC)。低表达MHC-II、CD80、CD86分子是iDC的表型特点，而在mDC表面，这些分子是高表达的。DC是最有效的抗原呈递细胞,能够摄取外来物质,包括结核分枝杆菌(M.TB),并将其呈递给效应性淋巴细胞，激发宿主对抗病原微生物感染的免疫反应.DC-SIGN(DC-specificC-typelectin,DC-特异C型凝集素)是DC细胞上重要的受体,DCs通过DC-SIGN和细菌细胞壁成份ManLAM(Mannose-lipoarabinomannan)的相互作用来捕获和内吞BCG(M.bovisbacillusCalmette-Guerin).实验表明，有DC-SIGN特异的抗体作用能阻止MTB感染DCs,结核分枝杆菌ManLAM的结合阻止DCs受刺激后的成熟［33］.可以看出，分枝杆菌将DC-SIGN作为侵入DCs的靶点，使DCs不能完全成熟，不能杀灭病原体，为细菌提供潜伏场所,有利于细菌进一步入侵［34］.Hanekom等研究［35］表明，受结核分枝杆菌感染的DCs表达CD14、CD25、CD40、CD80、CD83、CD86、MHCI、MHCII和CCR7下降，出现成熟受抑.iDC可能参与了CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞的发生、维持与活化。NOD小鼠可发生自身免疫性1型糖尿病。将NOD小鼠的树突状细胞分离出来，在体外，通过针对CD40、CD80、CD86转录复合物的反义寡合苷酸，下调这些分子的表达，然后回输给NOD小鼠，发现其体内天然Treg的数量增加了［36］.活动期结核病患者外周血CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞水平上调，可能与分枝杆菌感，引起DCs成熟障碍机制有关•分枝杆菌感染DCs后抑制其成熟可能是细胞逃避机体免疫反应的一种机制•4.HBHA的可能作用机制肝素结合血凝素(Hpparin-bindingHaemagglutinin,HBHA)是结核分枝杆菌分泌的黏附素.它是由致病性结核分枝杆菌产生的一种糖蛋白，分子量为28kDa，主要表达于细菌表面，参与细胞间的相互作用,结核分枝杆菌hbha基因编码的HBHA蛋白能启动红细胞的凝集，诱导分枝杆菌的凝集.研究证实[37],HBHA介导的黏附作用是针对于非吞噬细胞,这种黏附依赖于通过HBHA赖氨酸丰富的碳末端功能区与非吞噬细胞(如上皮细胞等)上含硫酸乙酰肝素的受体结合，从而介导肺结核和肺外播散性结核的发生[38].但HBHA在结核病中介导的免疫作用研究较少.ChantalM等[39]研究指出，以HBHA作为抗原刺激结核病病人与健康者，发现，健康者对HBHA的反应明显高于结核病患者,T与B淋巴细胞对HBHA的刺激，产生特异性HBHAIFN-r明显高于结核病病人.HBHA是否对CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞的免疫作用，以及其机制尚不清楚，有待进一步研究。四.展望CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞是一群表型和功能特异的T细胞亚群，在体内外均能诱导产生免疫耐受，其参与结核分枝杆菌的免疫调控机理尚不清，有待进一步研究，如果能够通过抑制调节性T细胞的增生和分化或阻断其调控途径，或许能够阻断分枝杆菌诱导的免疫逃逸作用，为临床结核分枝杆菌感染的免疫治疗寻找一条新途径.参考文献.WorldHealthOrganization:WHOannualreportonglobalTBcontrol—summary.WklyEpidemiolRec2003;78:122—128.WHO,世卫组织2009年报告•全球结核病控制：流行病学、战略、供资.⑶.FlynnJA,ChanR.Ituberculosis.AnnuRevImmunol.2001;19:93—129.[4].BoehmerH.MechanismsofsuppressimmunologybysuppressorTcells.[J]Nat.Immunol.2005.6:338—344.⑸.BachJF.RegulatoryTcellsunderscrutiny.[J]NatRevImmunol,2003;3:189—198FontenotJD，GavinMA，RudenskyAY.Foxp3programsthedevelopmentandfunctionofCD4+CD25+regulatoryTcells.[J]NatImmunol,2003;4:330—336..CederbomL，HallH，IvarsF.CD4+CD25+regulatoryTcellsdownregulatecostimulatorymoleculesonantigen-presentingcells.[J].EurJImmunol，2000，30(6):1538-1543..SetoguchiR，HoriS，TakahashiT，etal.HomeostaticmaintenanceofnaturalFoxp3+CD25+CD4+regulatoryTcellsbyinterleukinIL-2andinductionofautoimmunediseasebyIL-2neutralization.[J]JExpMed，2005，201(5):723-735..FengNH,WuF,WuJ,etal.ImmunologymechanismofCD4+CD25+TregulatorycellsactingoneffectorTcells.[J].JournalofNanjingMedicaluniversity,2004,18(4):178-182..AkikoTodaandCiriacoA.Piccirillo.DevelopmentandfunctionofnaturallyoccurringCD4+CD25+regulatoryTcells.[J].JournalofLeukocyteBiology.2006(80):458-470.TomokiIto,RyuichiAmakawa,MuneoInabaetal.PlasmacytoiddendriticcellsregulateThcellresponsesthrough0X40ligandandtypeIIFNs.[J].TheJournalofImmunology,2004,172:4253—4259..HelmutJonuleit,EdgarSchmitt,HacerKakirman,etal.Infectioustolerance:humanCD25+regulatoryTcellsconveysuppressoractivitytoconventionalCD4+Thelpercells.[J].JExpMed,2002,196:255-260..WoodKJ,SakaguchiS.RegulatoryTcellsintransplantationtolerance.[J].NatRevImmunol,2003,3(3):199-210..HallBM.Mechanismsofinductionoftolerancetoorganallografts.[J].CritRevImmunol,2000,20(4):267-324..SakaguchiS,SakaguchiN,ShimizuJ,etal.ImmunologictolerancemaintainedbyCD25+CD4+regulatoryTcells:theircommonroleincontrollingautoimmunity,tumorimmunity,andtransplantationtolerance.[J].ImmunolRev,2001,182:18-32..JiaxiangJiandMilesW.Cloyd.HIV-1bindingtoCD4onCD4+CD25+regulatoryTcellsenhancestheirsuppressivefunctionandinducesthemtohometo,andaccumulatein,peripheralandmucosallymphoidtissues:anadditionalmechanismofimmunosuppression.[J]Int.Immunol.,March1,2009;21:283-294.MariaG.Torcia,VeronicaSantarlasci,LorenzoCosmietal.FunctionaldeficitofTregulatorycellsinFulani,anethnicgroupwithlowsusceptibilitytoplasmodiumfalciparummalaria.PNAS,January15,2008;105:646-651..SamiranSaha,SmritiMondal,RajeshRavindran,etal.IL-10-andTGF-IJ-mediatedsusceptibilityinkala-azarandpost-kala-azardermalleishmaniasis:ThesignificanceofamphotericinBinthecontrolofleishmaniadonovaniinfectioninIndia.[J]J.Immunol.,October15,2007;179:5592—5603..Jean-MichelHougardy,SammyPlace,MarcHildebrandetal.RegulatoryTcellsdepressimmuneresponsestoprotectiveantigensinactivetuberculosis.[J]AmJRespirCritCareMed.2007.176.409—416..Ribeiro-RodriguesR,ResendeCoT,RojasR,etal.AroleforCD4+CD25+Tcellsinregulationoftheimmuneresponseduringhumantuberculosis[J].ClinExpImmunol,2006,144(1):25-34..Guyot-RevolV,InnesJA,HackforthS,etal.RegulatoryTcellsareexpandedinbloodanddiseasesitesinpatientswithtuberculosis[J].AmJRespirCritCareMed,2006,173(7):803-810.[22]QinXue-jun,ShiHuan-zhong,LiangQiu-li,etal.CD4+CD25+regulatoryTlymphocytesintuberculouspleuraleffusion.[J]ChinMedJ2008;121(7):581-586..OrdwayD,Henao-TamayoM,HartonM,etal.ThehypervirulentMycobacteriumtuberculosisstrainHN878inducesapotentTH1responsefollowedbyrapiddown-regulation.[J].JImmunol,2007,179(1):522-531..MalekTR,YuA,VincekV,etal.CD4regulatoryTcellspreventlethalautoimmunityinIL-2Rbetadeficientmice.ImplicationsforthenonredundantfunctionofIL-2.[J]Immunity,2002;17:167-178.SetoguchiR,HoriS,TakahashiT,etal.HomeostaticmaintenanceofnaturalFoxp3+CD25+CD4+regulatoryTcellsbyinterleukin(IL)-2andinductionofautoimmunediseasebyIL-2neutralization.[J]JExpMed,2005;201:723—35.Dela-RosaM,RutzS,DorningerH,eta.Interleukin-2isessentialforCD4+CD25+regulatoryTcellfunction.[J]EurJImmunol,2004;34:2480-2488.SnowJW,AbrahamN,MaMC,eta.LossoftoleranceandautoimmunityaffectingmultipleorgansinSTAT5A/5B2deficientmice[J].JImmunol,2003;171:5042-5050.KerryA.Millington,JohnA.Innes,SarahHackforth,etal.DynamicrelationshipbetweenIFN-randIL-2profileofMycobacteriumtuberculosis-SpecificTCellsandantigenload.[J]J.Immunol.2007;178;5217-5226.RobertoBiselli,SabrinaMariotti,ValeriaSargentinietal.DetectionofIL-2inadditiontoIFN-gammadiscriminatesactivetuberculosispatients,latentlyinfectedindividualsandcontrols.[J]ClinMicrobiolInfect,November2,2009:.TKaishoandSAkira.Toll-likereceptorsasadjuvantreceptors[J]BiochimBiophysActa,February13,2002;1589(1):1-13.CaramalhoI,Lopes-CarvalhoT,OstlerD,etal.RegulatoryTcellsselectivelyexpresstoll-likereceptorsandareactivatedbylipopolysaccharide[J].JExpMed,2003,197(4):403-411..GargA,BarnesPF,RoyS,etal.Mannose-cappedlipoarabinomannanandprostaglandinE2-dependentexpansionofregulatoryTcellsinhumanMycobacteriumtuberculosisinfection[J].EurJImmunol,2008,38(2):459-469..GeijtenbeekTB,VanVlietSJ,KoppelEA,etal.MycobacteriatargetDC-SIGN